（4）なんですけど磁場から受ける力は常に左向きって書いてるんですけどそれがなんで左向きか自分で調べたりしたんですけどわからなくてわかりやすく教えて欲しいです😭

6.電磁 e d この外 161 磁場を横切る正方形コイル[ 難易度 に向かう磁束密度B の一様な磁場がある。 この 磁場中で, 1辺の長さα (<L), 抵抗値R の正 図のように, 0≦x≦Lの領域に紙面裏から表 方形の一重コイルを, + x方向に一定の速度で で移動させる。 このコイルの各辺は, x軸または 軸に平行に保たれている。 コイルの右端が x=0からx=L+αの点に達するまでの範囲 a について,次の(1)~(4)で与える物理量はどのようち な変化を示すか, グラフをかいて答えよ。 ただし いずれのグラフも, 横軸にはコイルの右端の位置 をとるものとする。 また, (5) の問いに答えよ。 B L (1) コイルを貫く磁束の変化をグラフにかけ。ただし、紙面裏から表に向かう 向きの磁束を正とする。 (2) コイルに流れる電流Iの変化をグラフにかけ。ただし,図においてコイルを反 時計回りに流れる電流を正とする。考 (3) コイルで消費される電力Pの変化をグラフにかけ 雲る壮な ④4 コイルを一定速度で移動させるために必要な力Fの変化をグラフにかけ。た +x方向の力を正とする。 コイルに答えられるエネルギー できる (5)上で考えた範囲でコイルが磁場内を通過する間に力Fがする仕事を求めよ。 5

（2）から分かりません💦 （2）はキルヒホッフの法則を使うらしいのですが、どこに使ったら良いのかよく分かりません。

図1のように,真空中に金属レー ルが水平に置かれ, その上を金属棒 がなめらかに移動できるようになっ ている。金属棒の長さは [m] で, レールの間隔に等しい。 またレール 面と垂直に、磁束密度B [T] の磁場 が加えられている。 レールの方向を x軸,金属棒の方向をy軸とする。 磁場の向きは軸の正の向き (紙面 裏から表の向き)である。 レール a B 金属棒 抵抗 R x b ◎ 磁場 軸の 正の向き Z 図 1 a a E b 図2 ひ b 図3 ひ また, 金属棒の抵抗は R [Ω] である。 [A] 図2のように,端子 a, b 間に起電力E [V] の電池(内部抵抗 0) を接続した ところ,金属棒は動き始めた。 金属棒がx軸の正の向きに速さ” [m/s] で動い ているとき (1) 金属棒の両端に発生する誘導起電力の大きさ V [V] を求めよ。 (2) 金属棒に流れる電流の大きさ I [A]と向きを求めよ。 (3)金属棒に加わる力の大きさ F [N] を求めよ。 十分長い時間が経過し, 金属棒の速さは一定になった。 このとき (4) 金属棒の速さひ [m/s] を求めよ。 [B] 図3のように, 端子 a, b 間に固定抵抗 [Ω] を接続し、 金属棒に外部から力 を加えて動かした。 金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動いているとき (5) 金属棒に流れる電流の大きさ I' [A]と向きを求めよ。

この問題の(3)において、次のように考えました。 仕事W=qVだから、Wは q×{(3√2-2)kQ/6a - kQ/2a} =(3√2-5)kQq/6a 原点における電位をVo、点Cにおける電位をVcとすると、 Vo>Vcでq>0より、外力はy軸の正の方向。だから答えにマ... 続きを読む

10 Chapter 3 電位 確認問題 9 3-4 に対応 右図のように,点A, Bに電気量-Q, +Q[C] の電 荷が置かれている。 ただし, Q>0とする。 また, クー ロン力による位置エネルギーの基準は無限遠とし, クーロンの法則の比例定数をkとする QA(0,2a) (1) 原点における電位を求めよ。 B(a, 0) +Q (2)点Cにおける電位を求めよ。 0 IC (3)電気量+α [C] の電荷を原点から点Cへと ゆっくり移動させるとき,外力のする仕事 Wはいくらか。ただし, g>0とする。 C(0, - a) BAR JU 解説 Q (1)点Aの電荷による電位はーん 点Bの電荷による電位はん です。 電位 2a a その重ね合わせより V=-k- +k⋅ = 2a Q」 kQ a 2a (4) Q (2)点Aの電荷による電位は-k- 点Bの電荷による電位はん- 9 3a √2 a Qです。電 位の重ね合わせより を Q V=-k+k- Q = 3a √2 a 3√2 a (3-√√2) kQ (3√2-2) kQ (3) 移動前後の静電気力による位置エネルギーの変化は, 外力のした仕事にな 6a るのでした。 kQq 原点における位置エネルギーは Uo= 2a (3√2-2) kQq 点Cにおける位置エネルギーはUc=- 6a 仕事とエネルギーの関係より U+W=Uc なので W=Uc-Uo= (3√2-2)kQq_kQq (3/2-5) kQq 6a = 2a 6a 確 図 た 信

電磁気の問題で、問2がわかりません… 磁場の向きは左で、コイルの電流は右なのでフレミング使えない…？？

物理 となる。おもりが静止しているので、力のつりあいから、おもり個の重さは に等しく、 "'Nとなる。 実験では、希につけた印の位置を利用してんを求める。 また、周期はゴ み栓が数十回転する時間をストップウォッチで測り、その時間を回転した回数で 割って求める。 実際の値は, 2-5に示した のように分布する。 図2-4のグラフは、開定された各周期の平均値から得られた値を示したもので ある。 各測定値には差があるので、 測定を複数回行い平均する必要がある。 L[m] L' (m) 0.20 0.40 0.60 0.040 0.160 0,360 W (個) 20 9 4 L2N (m²) 1.44 1,44 1.44 分子の運動エネルギーので U-NK NXT NRT 容器の内面に弾性をするものとして、圧力は、 から受ける単位時間あたりの力を容器の内面 る。 7 正解 ①③(順不同) 本の分子の運動エネルギーの平均値下 ANA 1.8- ANA 10 14 1 1.6 LA [12] (°) 0.8 GA 0.24g 0.4 0.4 することがわかる。 図2-8は、 をとっ 0.2 [補足] とは独立した量であるが、NとLをうまく組み合わせることにより、 Sがに依存する場合について考察することができる。 表1に示したとNの 組み合わせについては 反比例する。 距離の2乗に反比例する力の例として、万有引力がある。 太陽からはたらく万 有引力による惑星の運動では、ケプラーの法則が成り立つ。 星の運動を等 円運動とするなら、 公転周期の2乗は円の半径の3乗に比例する。 この実験では8がに反比例すると、 速度は、 mが小さいほどは大きい。 は、 物理 20.21 N-30 0.2- 0.2 04 0.6 08 n 0.4 0.6 0.8 (m) (mm) 24 図2-5 たグラフである。 直線グラフで示されている。 N9の測定値は、 のものであるから、0.40㎡を用いて計算すると、 9, 36の場合 が,N4, 0.16 0.12. 0.40mm) N-30 0.08 (0.40m) 封入した気体の質量 Nm が小さいほどは> 問4 14 15 正解 ④(順不同) おもり1個の質量をmとする。 おもりの個数がNの 73 0.40 -0.16m³/s² 0.04 となる。 00204 0.6 0.8 1 1.2 14 16 7 (6) 12-8 おもりにはたらく 力のつりあいにより、張力の大きさは 8 Nmig である。式により、 4'mNmig animhx mg となる。 コイルを流れる このを、次の①~ T- に比例するので、"をとると、その関係を表すグ ラフは直線になる(図2-6)。 また、丸の周辺の平方根をとると、 An'mk 図2-6 となりに比例する。 よって をとると、その N √N 関係を表すグラフも直線になる (12-7)。 適当である。 5 16 正解 L、N, およびNNのをまとめると、次ページの表のよ これより、L'N=1.44m² となり、 反比例することがわかる。 また、8Nに比例するので、はに反比例する。を定数として をさせる力 転をさせる力 転をさせる力 ■をさせる力 とする。 ③より。 物理 における これらの大小 4x'm となる。 は定であるから、はに比例する。 問2 18 正解 ② 円形コイルに流れる電流の大きさを。とする。 3-2のようにこの きは円形コイルの接線方向、 時計回りの向きである。 円形コイルの点Bの微小部分を流れる電流が場から受ける力の向きは、フレ ミングの左手の法則により、直にからの向きである。 同様に3-2 のACより上側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て垂直に 表から裏の向きである。 一方、円形コイルの点Dの微小部分を流れる電流が磁場から受ける力の向きは、 フレミングの左手の法則により、面に裏から表の向きである。同様に、 3-2のACより下側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て祇園 垂直に裏から表の向きである。これらの力の合力は、円形コイルをACを回転 して、Dが表側に移動するような回転をさせる力となる。 3 19 正解 ④ 20 正解 6 十分に長いソレノイド(巻きNのコイル) の内部に生じる磁束密度の大き をBとすると、 B である(図3-3)。 ソレノイドの内部では磁束密度は一様であるので、 コイル1巻 を貫く は、 ポイント 円運動 運動の半角度の大きさをとして 物体の質量を向心力の大きさをとして 運動方程式の中心方向成分P または F 第3問 電磁気 がつくる磁場。 電流が磁場から受ける力, コイルの自己誘導について 電磁 気の法則の理解と運用力をみる問題。 27 0 1 17 正解 直線電流がつくる磁場の向きは、有ねじの法則によって決まる。つまり、電 向きを右ねじが進む向きとしたとき、磁場の向きは右ねじが回る向きである。 直線 電 から距離の点においては、その場の強さは、 HA ギーとは、 単位 「条件により、 これより、 から低いエネルギーと、 放出される光の光子のエネルギー も短い。その波長をとすると、 bd 電流 となる。 3-1に 場の向きは、力 !がつくるのを示す。 10- の接線方向右ねじがまわる向きである。 図3-1 01 < 2 のとき V₁-11-10 ※2fp < Agのとき V20 4 8g のとき 6- 図3-2 となり、それぞれ, 2 これらの大小関係はVV における自己誘導起電力の大きさである。 よって V」である。 421 正解 ② 22 正解 0.23 正解 ① スイッチSを閉じた直後はコイルを流れる電流は0であるから, 回路 に流れる電流は、図 3-5 のようになる。このとき、キルヒホッフの第 2法則により電流を求めると Ri+n=Vo Vo i = R + T 図3-5 図3-3 となる。 コイルに生じる自己誘導起電力の大きさ V は, 抵抗にかかる電 圧に等しいので、 RiERVo

この問題の(２)で、なぜ電流がI[A]でいいのか、電位差はEsで考えるのか分かりません。E0の電圧はどこに行っちゃったんでしょうか。解説お願いします

た,R を求めよ。 118 図1のように, 起電力E [V], 内部抵 抗r[Ω] の電池Dに内部抵抗 rv [Ω] の電 圧計 V を接続した。 このときVが示す値 は,Eではなく、 (1)[V]である。 そこで電池Dを, 図2のように, 電池 Eo, 抵抗線 AB, 検流計 G, 既知の起電力 Es [V] をもつ標準電池 Es およびスイッチ S1, S2 を組み合わせた回路に接続した。 AB は太さが一様で, 接点Cの位置は調整で き, AC間の抵抗値が読み取れるように なっている。 SL を開いたとき, AB に流れ る電流をI [A] とする。 S を閉じ S2 を① に入れた状態でGに電流が流れないよう にCの位置を調整したときのAC間の抵 抗値 Rs [Ω] は, Rs= (2) [Ω]となる。 次にS2 を ②に入れ、 再びGに電流が流 れないようにCの位置を調整したとき, AC間の抵抗値をR [Ω] とすると, Eは既 (千葉工大) 電圧計V rv a E r 電池D 図 1 Eo A Es ① E r 電池D 図2

この問題の（3）でコイル2にはa→bの向きに誘導電流が流れるのは分かったんですけど、なんでb側がプラス極、a側がマイナス極の電池とみなせるんですか？下の注の説明はわからなかったです

図1のように透磁率μ [N/A^)の丸棒に, 全巻 き数N1のコイル1および全巻き数№2 のコイル2 が巻き付けてある。 丸棒および2つのコイルの断 面積はS(m²) であり、 コイルの長さはともに/(m) である。 電源 コイル1 a (1) コイル1に図1の矢印の向きに大きさI(A) の電流を流したとき, コイル2の1巻きを貫く 磁束の大きさを求めよ。 (2) コイル1とコイル2の相互インダクタンスを 求めよ。 (3) コイル1の電流I (A) を図2のように変化させ るとき, コイル2の両端に発生する起電力を求 めよ。ただし, 図1のa側がb側より高電位の ときを正とする。 コイル2 電流I[A] Io 20 図1 -ob T 時刻t[s] 図2 +)

この問題の4番について教えてください 『コンデンサーは完全に放電してしまうとありますが、 スイッチを開いた後でもQは保たれると習ったのですが，この場合は何か違うのですか？この違いを教えてほしいです。

内部抵抗がで起電力Eの 電池,抵抗値Rの抵抗, 電気容 量Cのコンデンサー,自己イン ダクタンスLのコイルおよび スイッチS1 ~ S4 を使って図の ような回路をつくった。 b点を 接地し、その電位を0とする。 A スイッチS と S4 を開き, 電池 S1 SA S2 S3 a R C= L b S2 と S3 を閉じて十分に時間がたった後に, S を閉じた。 (1) この直後にコンデンサーに流れる電流はいくらか。 (2) コンデンサーの極板間の電位差が Vになった瞬間に,コンデ ンサーに流れている電流はいくらか。 BAでコンデンサーを充電し終った後に, スイッチ S1 を開いた。 (3)この直後, コンデンサーの電気量はいくらか。 また, R を流れ る電流はいくらか。 (4) その後,抵抗R で発生する熱量はいくらか。

電磁気の問題です。よろしくお願いします。

問題 図のように、2つの電荷を固定した。 点A(0,α)と点B (2a, 0) における電場、電位を それぞれ求めなさい。 y +a -a -Q +α +Q +2a x

「回路の対称性により」と書いてありますが、具体的にどこを軸にしてこの回路が対称になるのかわかりません。 説明お願いします！

次にもう1個の抵抗をCF間に接続し、 図2のように,AD間に電圧Vをかけた。 A F B 13 R1000, 001 0.1 E C D 図 2 問2 AB間を流れる電流の大きさはAF間を流れる電流の大きさの何倍か。 正し いものを,次の①~④のうちから一つ選べ。 2 倍 ① 2-3 3|4 (3 43 ④ 3-2

電磁気学Iです。10の問題なのですが、答えでなぜa'からb'の電位差から求めているのかが分かりません。a'からなのは分かるのですが、b'までなのはどうしてですか？

問題 4 図のように、 内半径αと外半径αを持つ導体球殻 (α' > α) と、 内半径と外半径が を持つ導体球殻 (b' b) が真空中に置かれている。2つの球殻の中心は一致してい る。 内側と外側の球殻には、それぞれ、電荷 Qa, Q が与えられている。 球殻は導体 であるので、電荷はその内部には存在しない。 内側の球殻に関しては、この状態で は、内面に電荷はなく、 Q は全て外面に分布している。系の対称性から、 電場、 静 電位は中心からの距離rのみの関数であり、 それぞれ、 E(r), Φ(r) と表記する。 ま また、無限遠方での静電位は0とする。 このとき、 以下の問いに答えなさい。 4-1) a' <r < b(2つの球殻の間) での E(r) を示しなさい。 a' + But 4-2) b <r<b (外側球殻の内部) であるような半径の仮想球の内部に含まれる電荷 Q' を示しなさい。 また、外側 球殻の内面に生じている電荷 Q61、 外面に生じている電荷 962 も示しなさい。 4-3) r>b (外側球殻の外部) での E (r) を示しなさい。 440≤r の範囲で、 横軸がr、 縦軸が電場E(r) のグラフを書きなさい。 極大点の値やの依存性などは適宜 記入して、解答の意図を明確にすること。 4-5)rb (外部球殻の外側)でのΦ(r) を示しなさい。 4-6) br<b' (外側球殻の内部) でのΦ(r) を示しなさい。 4-7) a' <r <b(2つの球殻の間)でのé(r) を示しなさい。 480 の範囲で、 横軸r、 縦軸 é(r) のグラフを書きなさい。 極大点の値やの依存性などは適宜記入して、 解答の意図を明確にすること。 4-9)2つの球殻の間の静電容量 C を求めよ。 4-10) この状態から、外側の球殻を接地した。 この時の2つの球殻の間の静電容量 C を求めよ。